Kako nastaje fascinantna lepota snežnih pahulja
Snežne pahulje su konglomerati kristala smrznute vode. Nastaju u različitim veličinama i oblicima, a struktura svake od njih toliko je lepa i jedinstvena da je mnogima teško zamisliti da rastu spontano, pod uticajem zakona fizike.
One ne nastaju smrzavanjem kapi vode. Kapljice koje se lede stvaraju tuču, dok se pahulje formiraju direktnim smrzavanjem vodene pare u oblacima. Najjednostavniji oblik pahulje je šestougaoni jer se temelji na šestougaonoj strukturi kristalne mreže koju u ledu formiraju molekuli vode – H2O. Najmanje pahulje stoga ponekad imaju oblik šestougaone prizme. Međutim, kako rastu, njihovi oblici postaju sve složeniji.
Naučnici već duže znaju da se složeni uzorci snežnih pahuljica razvijaju dok se kreću kroz područja različite vlažnosti i temperatura. Blizu -2 °C one rastu u malene pljosnate diskove. Na -5 °C formiraju se tanke prečke i iglice. Blizu -15 °C nastaju najtanje i najveće pahulje poput one na slici gore. Na temperaturi od -30 °C ponovno se stvaraju prečke.
Ali šta tačno čini da pahulje narastu tako velike i istovremeno ostanu tako pljosnate, odnosno zašto se uglavnom razvijaju u složenim oblicima u jednoj ploči, a ne na sve strane? Odgovor na ovo pitanje nedavno je pronašao američki fizičar Kenet Libreht sa Sveučilišta Kaltek.
Njegovo istraživanje je pokazalo da u rastu pahulja postoji određena nestabilnost koja uzrokuje tzv. efekt oštrenja.
Naime, kada se kristal leda razvije na temperaturi od -15 °C, na njegovim rubovima formiraju se maleni grebeni, odnosno neravnine koje se potom u vlažnom vazduhu šire u oštre vrhove - kako uglovi šestougla strče dalje od središta, oni brže nakupljaju vlagu i brže rastu. S druge strane pljosnate i glatke površine ledene strukture slabije vežu molekule vode pa se sporije razvijaju.
"Čim ivica postane malo oštrija, on počne brže da raste, a kako brže raste, tako postaje još oštriji pa se stvara pozitivan povratni efekat", objasnio je Libreht.
Američki fizičar ipak priznaje da su ovo tek prvi koraci u razumevanju procesa nastajanja snežnih pahulja. Naime, naučnici još uvek ne znaju tačno zašto različite temperature uzrokuju oblikovanje određenih delova strukture pahulja - stupova, diskova i ploča.
U svojim eksperimentima Libreht je kreirao na stotine prekrasnih pahulja i napravio grafikon (gore desno) koji predstavlja zavisnost njihovih struktura prema sledećim uslovima – vlažnosti i temperaturi.
